-
Kabinendruck-Regelungseinrichtung Die Erfindung betrifft eine Kabinendruck-Regelungseinrichtung,
welche ein Auslaßventil, einen Kompressor und Meßeinrichtungen für den statischen
Außendruck und den Kabinendruck aufweist und durch welche vorbestimmte Druck- und
Druckänderungsverhältnisse in der Kabine aufrechterhalten werden.
-
Es ist eine Kabinendruck-Regelungseinrichtung bekannt, welche ein
Auslaßventil aufweist, das durch einen Regler mit mehreren druckempfindlichen Elementen
geregelt wird. Die bekannte Einrichtung sorgt für bestimmte Druckverhältnisse in
der Flugzeugkabine. Es spricht auf die Steig- und Sinkgeschwindigkeit des Flugzeuges,
die Differenz zwischen dem Außen- und dem Innendruck der Kabine und einen konstanten,
innerhalb einer Membran aufrechterhaltenen Druck an. Die bekannte Kabinendruck-Regelungseinrichtung
benötigt außer dem Auslaßventil weitere Ventile, um die gewünschte Regelung auszuführen.
-
Die bekannte Einrichtung arbeitet also rein mechanisch, wobei die
die einzelnen Druckdifferenzen messenden Membranen direkt auf die zugeordneten Ventile
einwirken. Die Druckmeßniembranen müssen daher sehr robust und stark ausgebildet
sein, um die notwendigen, zur Betätigung der Ventile erforderlichen Kräfte aufzubringen.
Diese Einrichtung arbeitet deshalb nicht sehr empfindlich.
-
Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Einrichtung und
sieht bei einer Kabinendruck-Regelungseinrichtung der obengenannten Gattung vor,
daß eine erste auf den Kabinendruck ansprechende Meßeinrichtung auf einen ersten
Gleichlaufgeber einwirkt, daß eine zweite auf den statischen Außendruck ansprechende
Meßeinrichtung auf einen zweiten Gleichlaufgeber einwirkt, und daß die beiden Gleichlaufgeber
ein zur Korrektur der Öffnung des Auslaßventils oder des Kompressors bestimmtes
Fehlersignal liefern, wenn die Stellungen ihrer Rotoren, d. h. Kabinendruck
und statischer Druck, nicht in einer vorbestimmten Beziehung stehen.
-
Bei der Kabinendruck-Regelungseinrichtung gemäß der Erfindung werden
also die zu überwachenden Größen zunächst in elektrische Signale umgewandelt. Die
Verarbeitung dieser Signale erfolgt in elektronischen Geräten, welche nicht, wie
die zahlreichen mechanischen Teile der bekannten Einrichtung, einer ständigen Wartung
bedürfen. Schließlich macht es die Erfindung möglich, eine bestimmte Beziehung zwischen
statischem Außendruck und Kabinendruck aufrechtzuerhalten. Weitere Vorteile und
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
an Hand der Zeichnungen; in diesen zeigt F i g. 1 die Skala des Instrumentes
der Kabinendruck-Regelungseinrichtung, F i g. 2 ein bestimmtes Diagramm des
statischen Außendruckes und des Kabinendruckes, das gemäß der Erfindung eingehalten
werden soll, und F i g. 3 ein schematisches Schaltbild der Kabinendruck-Regelungseinrichtung,
die gemäß dem vorher festgelegten Diagramm (F i g. 2) arbeitet.
-
Die Erfindung geht davon aus, daß es für jeden Wert des Außendruckes
einen festgelegten, zu regelnden Kabinendruck geben soll. Dabei soll wegen der Einfachheit
der Instrumentation und der besseren Genauigkeit nicht der Außendruck selbst, sondern
der Differenzdruck zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Flugzeugkabine gemessen
werden.
-
Die zwischen dem Außendruck und dein Kabinendruck aufrechterhaltene
Beziehung ist in dem Diagramm in F i g. 2 dargestellt, in welchem auf der
vertikalen Achse der Außendruck in m für Normalatmosphäre und in Torr (Absolutdruck)
aufgetragen sind. Auf der horizontalen Achse ist eine Größe aufgetragen, die das
Ausgangssignal darstellt, welches arforderlich ist, damit die richtigen Bedingungen
aufrechterhalten werden. Als Ausgangssignal wird hier der Drehwinkel von Gleichlaufgeberrotoren
verwendet.
Die untere Kurve in F i g. 2 stellt den Kabinendruck
als Funktion des Drehwinkels des Rotors eines ersten Gleichlaufgebers dar. Die obere
Kurve stellt den statischen Außendruck in verschiedenen Höhen als Funktion des Drehwinkels
des Rotors eines zweiten Gleichlaufgebers dar.
-
Bei einem bestimmten Außendruck soll ein bestimmter Kabinendruck aufrechterhalten
werden. Die zueinandergehörenden Drücke sind durch eine vertikale Linie von der
statischen Druckkurve zu der Kabinendruckkurve bestimmt.
-
Wenn ein Flugzeug immer auf einem Flughafen mit einem Druck, der einer
Höhe von minus 300 m entspricht, startet und landet und wenn es seine Höhe
langsam verändert, besteht immer eine feste Beziehung zwischen dem Innen- und dem
Außendruck, w;e es in F i a. 2 dar-estellt ist. Bei der Aus-C C
wahl
der Kabinendruckkurve unter diesen Bedingun-,gen wird die Kurve so gewählt, daß
sie die geringste C
Maximal-eschwindiakeit der Kabinendruckänderuna
C C C
ergibt, während das Flugzeug auf seinem wahrschein-C lichsten
Flu- ro-ramm steigt oder sinkt. CP C
Die Regelungseinrichtung wird durch eine
Einrichtung übersteuert, die auf einen gefährlich hohen Kabinendifferenzdruck anspricht.
In einem solchen Fall erhöht diese Einrichtung die Geschwindigkeitsbegrenzung automatisch
und sanft gerade so weit, daß eine übermäßige Steigerung des maximalen Differenzdruckes
verhindert wird.
-
Da der Kabinendruck bei Landungen nicht unter den jeweiligen Außendruck
des Flughafens sinken darf, ist eine vom Piloten einzustellende Einrichtung vorgesehen,
die es ihm gestattet, während des Fluges den unteren Grenzwert des Kabinendruckes
entsprechend der Flugplatzhöhe einzustellen. Dadurch kann die Einrichtun- während
des Sinkens der festgelegten C
Kurve folgen, bis der Kabinendruck dem Flugplatz-Außendruck
gleich ist.
-
Das äußere Bild der Kabinendruck-Regelungseinrichtung ist in Fig.
1 dargestellt. Es ist ein C
Instrument 10 mit einer Skala
11, auf der ein Zeiger 12 bewe-t wird. Der Zeiger 12 zeigt den herrschen-C
C, den Kabinendruck an, so daß Fehler der Einrichtung leicht durch den Piloten bemerkt
werden können. Weiter weist das Instrument ein Skalenseginent13 auf, welches durch
eine öffnung in der Skala 11
sichtbar ist. Es zeigt den Höhendruck am Bestimmunasort
des Flugzeuges an, welcher durch einen Knopf 14 von Hand eingestellt werden kann.
-
Der Aufbau der Kabinendruck-Regelungseinrichtung ist als Block
15 in F i g. 3 schematisch dargestellt. Die Kabinendruck-Regelungseinrichtung
weist einen ersten und einen zweiten getrennten Druckfühler 16 und
17 auf. Der Druckfühler 16 besteht aus einer evakuierten Merabrankapsel,
deren Äußeres dem Kabinendruck ausgesetzt ist, während der Druckfühler
17 aus einer Membrankapsel besteht, deren Inneres über ein Rohr
18 und durch eine Dämpfungskapillare 19 dem statischen Außendruck
ausgesetzt ist. Die Kapillare macht den Druckfühler 17 gegen vorübergehende
statische Druckänderungen als Folge von z. B. unruhiger Luft unempfindlich.
-
Die äußere Fläche der Membrankapsel des Druckfühlers 17 ist
dem Kabinendruck ausgesetzt, wodurch die Membrankapsel sich in Abhängigkeit von
der Druckdifferenz zwischen dem statischen Außendruck und dem Kabinendruck ausdehnt
und zusammenzieht. Die Membrankapsel des Druckfühlers 16 wird dann mit einem
Rotor 20 eines Gleichlaufgebers 21 wirksam verbunden, der eine Statorwicklung 22
und eine Rotorwicklung 23 aufweist.
-
Die Membrankapsel des Druckfühlers 17 wird mit dem Rotor 24
eines Gleichlaufgebers 25 verbunden, der ebenfalls- eine Statorwicklung
26 und eine Rotorwicklun- 27 aufweist. Die Verbindung zwischen dem
Druckfühler 17 und dem Gleichlaufgeber 25 wird durch ein Gestänge
28 hergestellt, welches den Rotor 24 entsprechend dem Differenzdruck der
Kurve nach F i g. 2 dreht, während der Rotor 20 gemäß der geraden Kabinendrucklinie
nach F i g. 2 durch den Druckfühler 16 gedreht wird.
-
Die Gleichlaufgeber 21 und 25 werden im folgenden wegen ihrer
besonderen Bauart mit »Synchrotel« bezeichnet. Die Rotorwicklung 27 des Synchrotels
25 wird durch eine Wechselspannung mit ungefähr 400 Hertz erregt. Wenn die
Winkelstellungen der Rotoren 20 und 24 nicht in übereinstimmung mit dem vorgegebenen
Diagramm nach F i g. 2 sind, entsteht eine Ausgangsspannung an der Rotorwicklung
23 des Synchrotels 21, die aus einer Wechselspannung mit einer von der Richtung
der Druckdifferenz abhängigen Phase und einer von der Abweichung des Fehlers von
seinem vorbestimmten Wert abhängigen Größe besteht.
-
Dieses so erzeugte Fehlersignal wird über einen Begrenzer
29, einen Summierungskreis 30, einen Verstärker 32 und einen
Steuermotor 33 geleitet. Der Steuermotor 33 steuert die Stellung der
Drosselklappe 34 eines Auslaßventils, welches die Verbindung zwischen der Flugzeugkabinenwand
und der äußeren Atmosphäre herstellt.
-
Wenn demgemäß der Kabinendruck zu niedrig ist, wird in dem Begrenzer
29 ein Fehlersignal mit einer einen niedrigen Druck anzeigenden Phase und
einer Größe erzeuat, die mit der Größe des Druckfehlers in Beziehung steht. Das
Signal wird dann über den Summierungskreis 30 zu dem Verstärker
32 geleitet. Der Verstärker 32 treibt den Motor 33 bei einem
Fehlersignal der einen Phase in der einen Richtung und bei einem Fehlersignal der
anderen Phase in der anderen Richtung an.
-
Wenn der Kabinendruck somit zu gering ist, wird der Motor
33 angetrieben, um die Drosselklappe 34 zu schließen, so daß der Kabinendruck
auf seinen vorbestimmten Wert ansteigen kann, worauf das Fehlersignal an dem Verstärker
32 wegen der richtigen Ausrichtung zwischen den Rotoren 20 und 24 der Synchrotels
21 und 25 verschwindet.
-
Um zu verhindern, daß sich ein gefährlich hoher Differenzdruck aufbaut,
ist die Differenzdruck-Übersteue-un-Seinrichtung vorgesehen. Insbesondere wird der
Synchrotel 25 so gedreht, daß ein Differenzdruck mit einem maximal zulässigen
Wert eine Drehung von etwas weniger als 1801 bewirkt. Der Synchrotel
25 befindet sich elektrisch auf Null, so daß bei etwa 15 Torr unter
dem maximalen Differenzdruck die Spannung an einem Paar von Leitungen der Statorwicklung
26 durch Null geht und ihre Phase ändert. In F i g. 3 ist das die
Statorleitung 35, welche über einen Diskriminator 36 mit dem Summierungskreis
30 verbunden ist.
-
Der Diskriminator 36 ist so ausgebildet, daß er nach dem Nulldurchgang
bei ansteigendem Differenzdruck nur die Stromphase der Statorwicklung
26
durchläßt. Die vom Diskriminator 36 unter dieser
Bedingung
an den Summierungskreis 30 gelieferte Spannung bildet immer ein im wesentlichen
größeres Signal als das von dem Begrenzer 29 in den Summierungskreis
30 eintretende Signal; d. h., der auf dem Diagramm eingetragene Druck
oder die Spannung wird durch den Begrenzer29 auf einen niedrigen Wert begrenzt.
Der Ausgang des Diskriminators 36 wird im Summierungskreis 30 zu diesem
Fehlersignal addiert. Das Differenzsignal übersteuert jedoch das durch das Diagramm
festgelegte Spannungssignal, bevor ein Gefährlicher Zustand entstehen kann, wodurch
der Ausgang zum Verstärker 32 abgeschaltet oder umgekehrt wird, wenn das
Druckfehlersignal eine Änderung hervorruft, die zu einem gefährlich hohen Differenzdruck
führt.
-
Um die Flugplatzhöhe einzustellen, bei welcher die Landung stattfinden
soll, ist eine einstellbare Anhaltvorrichtung für das Gestänge 28 des Differenzdruckfühlers
vorgesehen. Wie schematisch durch gestrichelte Linien 47 und 48 dargestellt, ist
diese Vorrichtung durch den äußeren Knopf 14 zu verschieben, der auch in F i
g. 1 dargestellt ist. Diese Einstellung stellt eine untere Begrenzung des
Kabinendruckes entsprechend der Höheneinstellung auf dem Skalensegment
13 dar und verhindert die Drehung des Rotors 24 unter eine Winkelstellung,
die dieser Flugplatzhöhe entspricht.